转个牛人的blog：书山有路 学海无涯（1） （厌氧篇）

云中漫步

吾生也有涯，而知也无涯。此为庄子.养生主的开篇。全句为：吾生也有涯，而知也无涯。以有涯随无涯，殆已。现代译本译意为勿将有涯生命投入无尽的求知中。其实在求索无涯知识的过程中岂非乐事一件。
吾18岁学习环保工程以来，至今十载。其间酸甜兼有、冷暖自知，现今虽有一定的学识、经验，但是工程做得越多越久，越发觉得自己如同井蛙一般。此文并非论文，而是这些年来的一个自我小结，拟写三篇（厌氧篇、好氧篇、催化氧化篇）均为水处理技术，因为此为我的擅长。我将是这篇文章的第一个读者，也让我自己在读这篇文章时回忆我的青涩时代。
    环保技术林林总总，饶是你有爱因斯坦的智商，也不能将所有技术完全掌握并运用自如。将厌氧篇作为第一篇，是因为我对厌氧技术最有感情。而且上学时导师的擅长也是厌氧。
    我入学时，UASB刚在中国大行其道。初次接触厌氧时和许多刚入学的学生一样很注重厌氧装置的类型，很在意区分厌氧反应器的类型。也很天真的认为反应器的形式是处理的关键，当时大家一谈到UASB，马上就会说UASB因为培养得出颗粒污泥所以是最先进的反应器。我那时也是UASB的忠实拥护者。呵呵！当时认为不出几年UASB将替代大部分处理高浓度废水的装置，比如化学氧化。毛头小伙子就是要有这股劲，直至今日我都能把UASB的优点滚瓜烂熟的背出来：
1、    高速的上升流速能够冲刷出颗粒污泥
2、    颗粒污泥的形成可以将厌氧装置的有机负荷提高至8-15kg.COD.m3/d
3、    UASB运行无需动力，而且甲烷的产生可以作为能源而回用
4、    UASB二次启动快适合于季节性生产单位（如制糖）
5、    颗粒污泥在抗毒型方面明显优于絮状污泥
6、    颗粒污泥的产生使传统厌氧HRT长的缺陷不复存在
7、    UASB的高度高的特点使它的占地面积相比其他厌氧有所减小
呵呵！多么熟练的背诵呀，那时的我像一颗即将破土的种子拼命的吸收养分。萌芽期里的生活简单而有趣，同学之间的交流更会使一些现在看来幼稚的、不可行的想法得到互相的鼓励，而变得那么真实。
   曾几何时评价各种厌氧的性能、设备外形成为乐此不疲的话题。厌氧滤池因为当时填料工业的不发达，许多还在用天然的填料，所以缺点大，此工艺已被我们抛弃。ABR因为设备制作简单我一直想尝试使用（这在日后成为现实，我第一个调试的厌氧就是ABR）,UASB是我心中的厌氧最高水平。三相分离器也变成了某些老师的祖传秘方。
  实践是检验真理的唯一标准，所学的知识必须要在实践中才能得到验证。我记得我的第一个实践是脂肪酸废水。当时拿到设计参数时，发现这不是典型的适合厌氧的废水吗？COD=8000mg/L,BOD=4200mg/L,PH=6-7,SS=300 mg/L.当时的主设计师我的一个师兄博士生，我们很兴奋的设计一个ABR（折流板反应器），设计参数极其保守，HRT=48h,有机负荷不足2kg。前段设沉淀除去SS,沉淀中还加入铁盐还可以去除硫酸根。我们觉得万无一失，前期接种利用厂方地沟中的底泥，再混合好氧污泥。就这样折腾了三个月产气量只能以凄惨来形容。苦恼的是我们连原因都找不到，当年是为了干私活偷偷自己接的工程，问题出现也不敢名正言顺的问老师，最后硬着头皮去请教老师，老师一语道破天机，长链脂肪酸对厌氧有制毒性。呵呵，这东西以前老师提高过，但是也不详细这大概也算留一手，后来我的师兄先撤，我留下掩护。这次掩护我的长进可远远多于在学校时。在这期间微量元素添加、流速的控制、又重新接了一次种整整忙活了半年，不知不觉之间装置的去除率达到了60%。那个厂的老板真好，没有追究我们的责任但是有个要求，需要后续再加一台装置，以达到出水达标排放。我趁机设计一台UASB。设备上去后自己联系的菌种接的种，3天出气，2个月后满负荷运行，出水最低COD=300mg/L。之后，我一连设计了4台UASB,在这之间我慢慢感悟到了厌氧运行了关键。
    02年后新的厌氧装置开始出现如EGSB、IC等，我有幸参与EGSB的调试，帕克公司和我们竞争了几个项目，之间我对IC也着实下了一番功夫去研究。
至今，在于厌氧工艺来说，我已能算一个入门之人。厌氧工艺的优劣、成功运行的关键，均有所感悟。
厌氧工艺的优劣：
我现在的认识而言，环保工程没有最好的技术只有最适合的技术。厌氧的优点在于能够比好氧耐受更高的有机负荷，又比物化处理更节省运行费用。但是其有一定的缺点。
   1、比如对含有大量酸类物质的废水处理就要相当谨慎特别是长链的酸，因为甲烷菌比较能利用的也只有甲酸、乙酸、丙酸。壬酸、癸酸对甲烷菌的抑制相当大，而且不易驯化。
   2、厌氧的处理需要温度，在南方不像北方有那么多的剩余蒸汽，这样加温的费用提升了运行费用。
   3、厌氧产生的沼气利用价值并不高，特别是小水量的。那么厌氧产生的沼气又变成了另一种污染物而且是危险品。
但是厌氧工艺在某些废水的处理中有着不可替代的优势，比如发酵工业的废水最有效的处理方法就是厌氧。还有抗生素类的废水，因为甲烷菌属于古细菌所以对红霉素、青霉素等抗生素不敏感，这是好氧菌种无法比拟的。
     
     厌氧运行的关键：
   现在对我来说厌氧装置只起着更好发挥厌氧反应的辅助作用，真正的主角是菌种，现在的本科生学得比较杂，一般不会也没有机会专业的系统的研究一下菌种。所以无法懂得其中奥妙。很少本科生能不翻书的回答出以下几个问题（我并没有贬低本科生的意思）：
    1、    厌氧菌的分类
    2、    甲烷菌的分类（大类）
    3、    各自利用乙酸的速率
    4、    硫酸根的浓度抑制
    5、    微量元素的添加种类
    6、    微量元素的添加量
    7、    初次启动的接种量
    8、    初次启动的负荷递增时间表
   但是这就是厌氧运行的关键，每次在设计前问自己的问题越多那么设计也就越完善。我在设计时一般会问自己以下问题：
    1、    这是什么类型的水适不适合厌氧处理
    2、    硫酸根是否有抑制
    3、    盐分是否有抑制
    4、    是否还有其他的抑制物
    5、    是否会引起酸中毒（这并不是指脂肪酸抑制中毒，而是产酸菌过多抑制甲烷菌生成）
    6、    根据厂方的现实条件上什么厌氧工艺
    7、    设计多少HRT
    8、    负荷定多少（太高厌氧菌死亡，太低投资就大了）
    9、    采用何种布水
    10、    上升流速设定多少
    11、    微量元素设定多少
    12、    如何添加微量元素
    13、    如何检修
    14、    如何设计三相分离器
    15、    是否要回流
    16、    沼气的出路
    17、    碱度的控制
    18、    管壁结垢问题
    19、    气水区防腐问题
    20、    如何比避免厌氧产生的中间产物抑制后续好氧装置
    冰冻三尺非一日之寒，我现在的感觉是虽已入门，但是每个工程中仍会遇到棘手问题，只有借用离骚中的一句话作为结束：路漫漫其修远兮，吾将上下而求索